摘要:大直徑盾構(gòu)在穿越地下管道時存有較大風(fēng)險,需要施工單位采取一定措施來保障施工安全,同時確保工程能夠順利實施。本文就大直徑泥水平衡盾構(gòu)穿越市政管道的防護研究作簡要闡述。
關(guān)鍵詞:平衡盾構(gòu);市政管道;防護研究
隨著我國經(jīng)濟發(fā)展,地下施工項目也隨之增多,地下項目施工與地面項目相比有其自身特點,需要面對嚴峻的自然環(huán)境條件,同時也會受到某些人為設(shè)施影響,比如地下管網(wǎng)。為將施工對環(huán)境造成的影響有效降低,并同時提升施工作業(yè)質(zhì)量,就需要采用一定措施。
一、大直徑泥水平衡盾構(gòu)
某些大型隧道開挖時,由于工作面較大,施工時風(fēng)險也較大。為有效對風(fēng)險進行規(guī)避,就需要結(jié)合到現(xiàn)場實際情況,通過現(xiàn)場實驗,確定施工過程中泥水量數(shù)值。盾構(gòu)在穿越管網(wǎng)時候,存在許多不確定因素,采用該方法主要是借用于機械設(shè)備,在挖掘過程中需要確保挖掘技術(shù)的可靠與可行性。并且要隨時依據(jù)現(xiàn)場情況變化,對挖掘工藝進行持續(xù)優(yōu)化完善。尤其是隨著城市化進程發(fā)展,建筑物密度在增大,同時趨向于高層化方向發(fā)展。方法在應(yīng)用過程中除會受到自然環(huán)境與設(shè)備方法因素影響外,還會受到社會環(huán)境因素影響,如城市建筑物體,地下設(shè)施等。
二、大直徑泥水盾構(gòu)與管網(wǎng)間的關(guān)系
(一)施工環(huán)節(jié)存有的風(fēng)險
項目在施工環(huán)節(jié)面臨的最大風(fēng)險就是施工區(qū)域地質(zhì)環(huán)境,通常情況下,市政管道在變形方面抵抗能力較弱。尤其是對于一些年代久遠的老舊城區(qū)而言,由于地下管網(wǎng)施工建設(shè)時間過于久遠,同時受到一定時期內(nèi)施工技術(shù)與理念影響,當再次施工時,可能會產(chǎn)生變形或者是移位現(xiàn)象。盾構(gòu)在通過某些區(qū)域時穩(wěn)定性會變得非常差,如區(qū)域內(nèi)地層主要是砂卵石。在挖掘的過程中,周圍的土體會受到擾動,造成的結(jié)果是地質(zhì)疏松與孔洞,而地面則可能會出現(xiàn)開裂與沉降。管網(wǎng)的結(jié)構(gòu)受到影響,嚴重時候可能會導(dǎo)致滲水漏水問題。對于該問題如果未能采用恰當?shù)拇胧┻M行控制,管道破裂的可能性非常之大,管道一旦破裂就會造成地表塌陷等一系列嚴重的問題。事故發(fā)生都會經(jīng)歷一個過程,并且在前期會出現(xiàn)某些征兆,對于這些現(xiàn)象如果細心觀察就可以在事故發(fā)生前采用一定措施消除。如管道上方土體隆起,可能是管道出現(xiàn)堵塞也可能是淤泥。盾構(gòu)在穿越管道時,受到土體作用,管道可能會產(chǎn)生位移,而某些管道在施工時應(yīng)用的承插式,接口可能會存有錯縫。導(dǎo)致管道內(nèi)液體在傳輸過程中滲入土壤,從而使管道產(chǎn)生了堵塞。管道的存在可能會導(dǎo)致工程周圍的土體沉降或者是壓縮,管道間出現(xiàn)縫隙,從而導(dǎo)致安全事故產(chǎn)生。
(二)項目運營環(huán)節(jié)存在的風(fēng)險
對于地下交通設(shè)施而言,軌道與管道二者間會產(chǎn)生較大影響,需要管理單位做好防范。比如地鐵設(shè)施,地下設(shè)施往往與城市的發(fā)展緊密聯(lián)系在一起。列車在運行的過程中會產(chǎn)生振動,對已經(jīng)建成設(shè)施造成一定影響,而嚴重時,還可能會對地面建筑產(chǎn)生影響。受到持續(xù)振動影響,管道連接處可能會出現(xiàn)松動,通過裂縫水會滲入到土壤,長期作用一就可以形成水囊。雖然地下設(shè)施在施工過程中就已經(jīng)設(shè)置了一定的防水措施,但是由于水囊的存在會導(dǎo)致設(shè)施防水能力下降。在持續(xù)作用下,管道中管片可能會受到腐蝕,產(chǎn)生潛在風(fēng)險。對于風(fēng)險預(yù)防需要在使用過程中對市政管道進行定期性檢查,對于存有問題及時更換,確保管道能夠正常發(fā)揮其應(yīng)有作用。
三、大直徑泥水平衡盾構(gòu)穿越管道時的防護措施
(一)地面防護措施
施工前需要做好檢查工作,對潛在風(fēng)險進行檢查,盾構(gòu)作業(yè)經(jīng)過區(qū)域所有管線都需要檢查,并在此基礎(chǔ)上編制相應(yīng)的保護方案。檢查工作進行中需要與產(chǎn)權(quán)單位保持聯(lián)系,確保保護方案的有效性與可行性。而具體內(nèi)容則主要是確定盾構(gòu)所經(jīng)過區(qū)域,管道區(qū)間埋深,管網(wǎng)間彼此的位置與空間關(guān)系,區(qū)域內(nèi)空間情況?;诖舜_定施工的指導(dǎo)思想,施工作業(yè)環(huán)節(jié)應(yīng)該盡可能快的穿越管道,并且確定該環(huán)節(jié)的安全性。遵循相應(yīng)的施工原則,壓力適當,監(jiān)測嚴密,預(yù)案可靠,反饋及時。施工方案建立在施工區(qū)域環(huán)境的基礎(chǔ)之上,并且針對可預(yù)見的某些問題制定相應(yīng)的應(yīng)急預(yù)案。比如在雨污管道穿越時可對污水進行引排利用分流的方法,減少在挖掘過程水壓產(chǎn)生的影響,與此同時對挖掘工作參數(shù)進行優(yōu)化,加強對注漿,出渣控制,加固,地面監(jiān)控工作的監(jiān)測,指導(dǎo)施工開展。
為了保證挖掘工作的安全性,在工作正式開展前都會進行降水,但是降水過程會造成水土流失,可能會導(dǎo)致地面塌陷,從而破壞管網(wǎng)。對于存有風(fēng)險的管線在挖掘工作進行前需要將其挖出,與產(chǎn)權(quán)單位協(xié)調(diào)保護措施。如懸吊保護,注漿,攪拌加固等方法。施工區(qū)域可能會存在性質(zhì)較差的土質(zhì)結(jié)構(gòu),此時可以對場面實施加固改良,如利用攪拌加固或者是注漿加固等方法,提升穩(wěn)定性增強承載力。對于建筑與隧道主要是設(shè)置隔離柱將二者隔離,以此實現(xiàn)建筑保護的目的。
(二)洞內(nèi)措施
洞內(nèi)措施則是依據(jù)設(shè)備的性能采取相應(yīng)措施,措施又可以從工程與工藝兩方面來劃分。應(yīng)用盾構(gòu)法施工,關(guān)鍵就在于盾構(gòu)選型以及相關(guān)參數(shù)確定,而這兩方面又需要結(jié)合到施工區(qū)域的具體環(huán)境,對推進阻力,阻力矩等進行計算,以此來確定設(shè)備與參數(shù),避免由于設(shè)備與實際情況不相適應(yīng)而產(chǎn)生的問題。在選型工作結(jié)束后,參數(shù)控制是最為關(guān)鍵的內(nèi)容,參數(shù)控制即是對參數(shù)進行不斷的調(diào)整,以此來保證工程措施與施工工藝完美結(jié)合。如土壓式盾構(gòu),利用刀盤對土層進行切削,推進時需要保持較低的速度,推進過程中需要持續(xù)優(yōu)化,通過對排土量與推進速度調(diào)整實現(xiàn)對土倉壓力的調(diào)整,維持排土與削土量二者間平衡。出土量調(diào)節(jié)需要結(jié)合到地質(zhì)狀態(tài),設(shè)備各項參數(shù),保持推進速度不變的情況下,調(diào)節(jié)出土量以達到土倉壓力平衡。
結(jié)束語
一方面隨著我國經(jīng)濟發(fā)展,地下設(shè)施建設(shè)規(guī)模在擴大,而另一方面,建設(shè)過程中面臨的困難也逐漸增多,對技術(shù)工藝標準要求也在增高,地下項目在施工前需要做好充分的準備工作,注意對地下人工設(shè)施,尤其是管道的保護,給合到不同情況,應(yīng)用與之相應(yīng)方法。
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(本文作者系西南交大,中鐵隧道集團有限公司 河南 洛陽 471009)